볼륨과 스토리지

Kubernetes에서 컨테이너는 기본적으로 임시(ephemeral) 파일 시스템을 사용합니다. 컨테이너가 재시작되면 데이터가 손실되므로, 영구적인 데이터 저장이 필요한 경우 볼륨(Volume)을 사용해야 합니다.

볼륨의 필요성

데이터 영속성: 컨테이너 재시작 시에도 데이터 유지
컨테이너 간 데이터 공유: 같은 Pod 내 컨테이너들이 데이터 공유
설정 파일 마운트: ConfigMap, Secret을 파일로 제공
호스트 시스템 접근: 특정 경로의 호스트 데이터 사용

기본 볼륨 타입

1. emptyDir - 임시 볼륨

Pod가 생성될 때 빈 디렉토리로 시작하며, Pod가 삭제되면 데이터도 함께 삭제됩니다.

사용 사례:

임시 캐시 데이터
같은 Pod 내 컨테이너 간 데이터 공유
체크포인트나 중간 계산 결과 저장

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-with-emptydir
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.27
    volumeMounts:
    - name: cache-volume
      mountPath: /cache
  volumes:
  - name: cache-volume
    emptyDir: {}

2. hostPath - 호스트 경로 마운트

노드의 파일시스템 경로를 Pod에 마운트합니다. 주의해서 사용해야 합니다.

주의사항:

보안 위험이 있으므로 프로덕션 환경에서는 신중히 사용
Pod가 다른 노드로 이동하면 이전 데이터에 접근 불가
노드의 파일시스템에 직접 영향을 줄 수 있음

volumes:
- name: host-volume
  hostPath:
    path: /host-data-folder
    type: DirectoryOrCreate

type 옵션:

DirectoryOrCreate: 디렉토리가 없으면 생성 (권한: 0755)
Directory: 디렉토리가 반드시 존재해야 함
FileOrCreate: 파일이 없으면 생성
File: 파일이 반드시 존재해야 함

3. ConfigMap 볼륨

ConfigMap 데이터를 파일로 마운트합니다.

ConfigMap 생성:

# 파일로부터 ConfigMap 생성
cat <<EOF > app.conf
server.port=8080
server.host=localhost
app.name=MyApp
EOF

kubectl create configmap configmap-file --from-file=app.conf

ConfigMap 볼륨 사용:

volumes:
- name: cm-volume
  configMap:
    name: configmap-file

볼륨 마운트:

volumeMounts:
- name: cm-volume
  mountPath: /config

Pod 내에서 /config/app.conf 파일로 접근할 수 있습니다.

4. Secret 볼륨

Secret 데이터를 파일로 마운트합니다. 민감한 정보를 안전하게 전달할 때 사용합니다.

Secret 생성:

# 리터럴 값으로 Secret 생성
kubectl create secret generic secret-simple \
  --from-literal=username=admin \
  --from-literal=password=secret123

Secret 볼륨 사용:

volumes:
- name: sec-volume
  secret:
    secretName: secret-simple

volumeMounts:
- name: sec-volume
  mountPath: /secretsimple

Pod 내에서 /secretsimple/username, /secretsimple/password 파일로 접근할 수 있습니다.

Azure 스토리지 통합

AKS에서는 Azure의 관리형 스토리지 서비스를 Kubernetes 볼륨으로 사용할 수 있습니다.

Azure Disk - 정적 프로비저닝

Azure Managed Disk를 직접 생성하고 Pod에 마운트합니다.

1. Azure Disk 생성:

# 리소스 그룹 및 클러스터 정보 확인
RESOURCE_GROUP="myResourceGroup"
LOCATION="koreacentral"
DISK_NAME="myAKSDisk"

# Azure Disk 생성 (8GB, Standard_LRS)
az disk create \
  --resource-group $RESOURCE_GROUP \
  --name $DISK_NAME \
  --size-gb 8 \
  --location $LOCATION \
  --sku Standard_LRS

# Disk의 Resource ID 확인
DISK_URI=$(az disk show \
  --resource-group $RESOURCE_GROUP \
  --name $DISK_NAME \
  --query id -o tsv)

echo "Disk URI: $DISK_URI"

2. AKS 클러스터에 디스크 접근 권한 부여:

# AKS 클러스터의 관리 ID 확인
CLUSTER_NAME="myAKSCluster"
AKS_IDENTITY=$(az aks show \
  --resource-group $RESOURCE_GROUP \
  --name $CLUSTER_NAME \
  --query identityProfile.kubeletidentity.objectId -o tsv)

# 디스크에 대한 권한 부여
az role assignment create \
  --assignee $AKS_IDENTITY \
  --role Contributor \
  --scope $DISK_URI

3. Deployment에 Azure Disk 마운트:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: workload-with-disk
spec:
  replicas: 1  # Azure Disk는 단일 노드에만 마운트 가능
  selector:
    matchLabels:
      app: disk-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: disk-app
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.27
        volumeMounts:
        - name: azure-disk
          mountPath: /data
      volumes:
      - name: azure-disk
        azureDisk:
          kind: Managed
          diskName: myAKSDisk
          diskURI: /subscriptions/{sub-id}/resourceGroups/{rg}/providers/Microsoft.Compute/disks/myAKSDisk

Azure Disk 제약사항:

ReadWriteOnce (RWO): 한 번에 하나의 노드에만 마운트 가능
Pod가 여러 노드에 분산되면 일부 Pod는 Pending 상태로 남음
동시에 여러 Pod에서 읽기/쓰기가 필요한 경우 Azure Files 사용

Azure Files - 동적 프로비저닝

Azure Files는 ReadWriteMany(RWX)를 지원하여 여러 노드에서 동시 접근이 가능합니다.

1. PersistentVolumeClaim 생성:

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: dynamic-file-storage-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  storageClassName: azurefile-csi
  resources:
    requests:
      storage: 10Gi

2. Deployment에서 PVC 사용:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: workload-with-files
spec:
  replicas: 3  # 여러 Pod에서 동시 접근 가능
  selector:
    matchLabels:
      app: file-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: file-app
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.27
        volumeMounts:
        - name: azure-files
          mountPath: /shared-data
      volumes:
      - name: azure-files
        persistentVolumeClaim:
          claimName: dynamic-file-storage-pvc

스토리지 클래스

AKS는 기본적으로 여러 StorageClass를 제공합니다.

사용 가능한 스토리지 클래스 확인:

kubectl get storageclass

주요 스토리지 클래스:

이름	프로비저너	액세스 모드	용도
`managed-csi` (default)	Azure Disk CSI	RWO	단일 Pod 블록 스토리지
`managed-csi-premium`	Azure Disk CSI	RWO	고성능 디스크
`azurefile-csi`	Azure Files CSI	RWX	공유 파일 스토리지
`azurefile-csi-premium`	Azure Files CSI	RWX	고성능 파일 공유

실습: 다양한 볼륨 타입 사용

ConfigMap과 Secret 준비

# ConfigMap 생성
cat <<EOF > app-config.conf
log.level=info
max.connections=100
timeout=30
EOF

kubectl create configmap configmap-file --from-file=app-config.conf

# Secret 생성
kubectl create secret generic secret-simple \
  --from-literal=db_user=admin \
  --from-literal=db_password=P@ssw0rd123

여러 볼륨을 사용하는 Deployment

workload-ephemeral.yaml:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: workload-1-ephemeral
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: workload-1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: workload-1
    spec:
      containers:
      - name: workload
        image: nginx:1.27
        ports:
        - containerPort: 80
        volumeMounts:
        - name: cm-volume
          mountPath: /config
        - name: sec-volume
          mountPath: /secretsimple
        - name: cache-volume
          mountPath: /cache
        - name: host-volume
          mountPath: /hostdata
      volumes:
      - name: cm-volume
        configMap:
          name: configmap-file
      - name: sec-volume
        secret:
          secretName: secret-simple
      - name: cache-volume
        emptyDir: {}
      - name: host-volume
        hostPath:
          path: /host-data-folder
          type: DirectoryOrCreate

배포 및 확인:

# Deployment 생성
kubectl apply -f workload-ephemeral.yaml

# Pod 확인
kubectl get pods

# Pod 내부에서 볼륨 확인
POD_NAME=$(kubectl get pod -l app=workload-1 -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')

# ConfigMap 파일 확인
kubectl exec $POD_NAME -- cat /config/app-config.conf

# Secret 파일 확인
kubectl exec $POD_NAME -- ls -l /secretsimple
kubectl exec $POD_NAME -- cat /secretsimple/db_user

# emptyDir 볼륨 테스트
kubectl exec $POD_NAME -- sh -c 'echo "test data" > /cache/test.txt'
kubectl exec $POD_NAME -- cat /cache/test.txt

Azure Files PVC 실습

1. PVC 생성:

cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: dynamic-file-storage-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  storageClassName: azurefile-csi
  resources:
    requests:
      storage: 10Gi
EOF

2. PVC 상태 확인:

kubectl get pvc dynamic-file-storage-pvc
# STATUS가 Bound가 될 때까지 대기

3. Deployment 생성:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: workload-3-dynamic-file
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: file-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: file-app
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.27
        volumeMounts:
        - name: shared-storage
          mountPath: /usr/share/nginx/html
      volumes:
      - name: shared-storage
        persistentVolumeClaim:
          claimName: dynamic-file-storage-pvc

4. 공유 스토리지 테스트:

# Deployment 배포
kubectl apply -f workload-dynamic-file.yaml

# Pod 확인
kubectl get pods -l app=file-app

# 첫 번째 Pod에 파일 생성
POD1=$(kubectl get pod -l app=file-app -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')
kubectl exec $POD1 -- sh -c 'echo "Hello from Pod 1" > /usr/share/nginx/html/index.html'

# 두 번째 Pod에서 파일 확인 (공유 스토리지이므로 같은 파일 보임)
POD2=$(kubectl get pod -l app=file-app -o jsonpath='{.items[1].metadata.name}')
kubectl exec $POD2 -- cat /usr/share/nginx/html/index.html

볼륨 타입 비교

볼륨 타입	영속성	공유 가능	사용 사례
emptyDir	Pod 수명	Pod 내 컨테이너 간	임시 캐시, 컨테이너 간 공유
hostPath	노드 수명	같은 노드의 Pod	노드 데이터 접근 (로그 등)
ConfigMap	영구적	여러 Pod	설정 파일 제공
Secret	영구적	여러 Pod	인증 정보, 비밀번호
Azure Disk	영구적	단일 노드 (RWO)	데이터베이스, 고성능 디스크
Azure Files	영구적	여러 노드 (RWX)	공유 스토리지, 정적 콘텐츠

정리

# Deployment 삭제
kubectl delete deploy workload-1-ephemeral workload-3-dynamic-file

# PVC 삭제
kubectl delete pvc dynamic-file-storage-pvc

# ConfigMap, Secret 삭제
kubectl delete cm configmap-file
kubectl delete secret secret-simple

실습 과제

ConfigMap 볼륨 실습
- 여러 개의 설정 파일을 포함하는 ConfigMap 생성
- Nginx Pod에 마운트하여 커스텀 nginx.conf 사용
emptyDir 볼륨 실습
- 두 개의 컨테이너가 emptyDir을 공유하는 Pod 생성
- 한 컨테이너가 파일을 생성하고 다른 컨테이너가 읽도록 구성
Azure Files 실습
- Azure Files PVC를 생성하고 여러 Pod에서 동시 접근
- 한 Pod에서 파일을 생성하고 다른 Pod에서 읽기 확인

다음 단계

다음 섹션에서는 고급 볼륨에서 PersistentVolume, PersistentVolumeClaim, 동적 프로비저닝에 대해 자세히 알아봅니다.

볼륨의 필요성​

기본 볼륨 타입​

1. emptyDir - 임시 볼륨​

2. hostPath - 호스트 경로 마운트​

3. ConfigMap 볼륨​

4. Secret 볼륨​

Azure 스토리지 통합​

Azure Disk - 정적 프로비저닝​

Azure Files - 동적 프로비저닝​

스토리지 클래스​

실습: 다양한 볼륨 타입 사용​

ConfigMap과 Secret 준비​

여러 볼륨을 사용하는 Deployment​

Azure Files PVC 실습​

볼륨 타입 비교​

정리​

실습 과제​

다음 단계​

참고 자료​